АВИАЦИОННЫЙ СЛОВАРЬ

Многовальная схема двигателя

Что означает «Многовальная схема двигателя»

Конструкция турбореактивного двигателя с двумя или тремя независимыми роторами, вращающимися с разными частотами.

Чтение: около 2 мин
Варианты
двухвальные и трёхвальные
Типичные ротор
низкого и высокого давления
Применение
почти все современные лайнеры
Три вала
Rolls-Royce Trent

Зачем несколько валов

Компрессору разные ступени нужны разные частоты вращения: вентилятор и первые ступени эффективнее работают на малых оборотах, а последние ступени с малыми лопатками — на больших. Если связать их одним валом, придётся идти на компромисс. Разделив ротор на несколько, конструкторы позволили каждой группе ступеней вращаться с оптимальной частотой. Ротор низкого давления включает вентилятор и первые ступени компрессора с последними ступенями турбины, ротор высокого давления — остальные ступени.

Валы вложены друг в друга: внутренний вал низкого давления проходит внутри полого вала высокого давления, а у трёхвальных схем между ними расположен вал среднего давления. Такая конструкция сложна, но даёт заметный выигрыш в эффективности.

Что это даёт

Многовальные двигатели обладают более широким диапазоном устойчивой работы, меньшей склонностью к помпажу и лучшей экономичностью. Запуск облегчается: стартёр раскручивает только ротор высокого давления, меньший и более лёгкий. Вентилятор, вращающийся на оптимальной скорости, обеспечивает высокую степень двухконтурности и малый шум. Двигатели с таким подходом доминируют на гражданских лайнерах с 1970-х годов.

Схемы двигателей
СхемаПримерОсобенности
ОдновальнаяRolls-Royce Avonпроще, ограниченный диапазон
ДвухвальнаяCFM56, GE90, PW4000самая распространённая
ТрёхвальнаяRolls-Royce RB211, Trentкороче, жёстче роторы

Двух- или трёхвальный

Двухвальная схема проще, дешевле в изготовлении и надёжна, поэтому используется в подавляющем большинстве двигателей. Трёхвальная схема, примененная фирмой Rolls-Royce в RB211 и Trent, позволяет сделать двигатель короче и жёстче, а каждый ротор оптимизировать более тонко. Трёхвальные двигатели сложнее в обслуживании, но хорошо проявили себя на больших лайнерах Boeing 747 и 777 и Airbus A340, A380, A350.

  • CFM56: двухвальный, самый массовый двигатель в истории.
  • Rolls-Royce Trent 900: трёхвальный для Airbus A380.
  • Pratt & Whitney PW1000G: двухвальный с редуктором.

Современные тенденции

Для повышения степени двухконтурности вентилятор делают больше, а чтобы он не вращался слишком быстро, между ним и турбиной низкого давления ставят редуктор. Это переводит вентилятор и турбину на оптимальные, но разные скорости и открывает путь к ещё большей экономичности.

Примечание

Рядом со стандартными терминами «ротор низкого давления» и «ротор высокого давления» нередко встречается английское слово spool — «катушка». Отсюда и название схемы «многокатушечный», т.е. «многовальный».

Источники